A nagy hadron

1
A nagy hadronütközteto a világegyetem elso
pillanatainak vizsgálata

• Nagy László

Babes-Bolyai Tudományegyetem, Kolozsvár
2
A CERN Európa legnagyobb kutatóintézete
Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire
3

• Részecskefizikai kutatások
• 1954-ben alapították
• Fokozatosan mind nagyobb és nagyobb
  részecskegyorsítókat építettek
• Ma 20 tagországa van a CERN-nek
• 3000 foállású alkalmazott
• 6500 tudományos kutató végez kísérleteket, 80
  országból
• Sok új részecskét fedeztek fel (Z0, W, W-)
• Itt állítottak elo eloször antiatomokat
  (antihidrogén)
• CP-sértés bizonyítása
• Kvark-gluon plazma eloállítása
• A www protokoll kidolgozása (1990)
• A grid-típusú számítógép-hálózatok kidolgozása

4
(No Transcript)
5
Az LHC számokban

• 27 km kerület
• 100 m mélységben
• 7 TeV1,1210-6 J egy proton energiája
• 362 MJ a protonnyaláb teljes energiája
• 8,3 T az 1232 szupravezeto mágnes maximális
  indukciója
• 10.000 A áramerosség a mágnesekben
• 1,9 K a rendszer homérséklete
• 10-13 atm a nyalábcsoben a nyomás
• 9000 köbméter a vákumrendszer térfogata
• 4,1 milliárd UDS építési költség
• 14 év alatt építették
• A termelt adatokat 6 millió DVD-n lehetne tárolni
• 4 hatalmas detektor

6
Mi szükség az LHC-re? Az anyag szerkezete

• Pascal, XVII század az anyag kimeríthetetlensége
  
• ... Kutasson az általa ismert legkisebb
  dolgokban... Én azonban még ebben is egy újabb
  feneketlen mélységet akarok megmutatni neki.
  Nemcsak a látható világmindenséget szándékszom
  feltárni elotte, hanem azt a mérhetetlenséget is,
  amit e kicsi atomon belül alkothat magának a
  természetrol. Fedezzen fel benne is végtelen sok
  világot

7
Rutherford - bolygómodell

• Szórási kísérlet

8
(No Transcript)
9
Az atommag szerkezete

• 1933 protonokból és neutronokból áll

10
1933 - az anyag néhány egyszeru részecskébol áll

• Elektron
• Proton
• Neutron
• Foton

11
Bonyodalmak

• Antianyag Dirac jósolta meg a létét 1928-ban
• Pozitron negatív töltésu elektron
• A Dirac-elmélet szerint egy lyuk a negatív
  energiájú elektronok tengerében
• Ki is mutatták kísérletileg

12
Részecske-antirészecske párkeltés és annihiláció

• Az annihiláció nagy energiafelszabadulással jár
• Emc2

13
Más részecskék

• Neutrínó béta bomláskor keletkezik
• Minden ismert részecskének van antirészecskéje
• Gyorsítókban való ütközések útján mind újabb
  fajta részecskéket állítottak elo általában
  instabilak
• Hadronok nehéz részecskék
• Mezonok
• Müon, taon
• A több száz elemi részecske egyre jobban
  bonyolította a képet

14
Kvarkok

• Gell Mann 1963-ban feltételezte, hogy a protonok,
  neutronok, hadronok, mezonok nem elemi részecskék

15
A mai elképzelés
16
A legutolsó felfedezett a t kvark
17
Vajon ezek az elemi részecskék tovább bonthatók?

• A felbontáshoz nagy energiára lenne szükség
• Az ütközési energia új részecskéket képes
  létrehozni

Emc2
18
Az energia átalakulása nyugalmi tömeggé

• A nagyenergiájú részecskegyorsítókban
  részecskéket lehet kelteni (pl. elektron-pozitron
  párokat)

• Olyan részecskék is keletkeznek, melyek a
  közönséges anyagban nem léteznek (? mezonok, W
  bozonok, antirészecskék stb.)
• Minnél nagyobb az energia, annál több részecske
  keletkezik

19
A kölcsönhatások

• A kölcsönhatásokat (virtuális) részecskék
  közvetítik
• Pl. elektromágneses kölcsönhatás foton
• Feynman-diagramok

20

• A vákuumban is állandóan virtuális
  részecske-antirészecske párok keletkeznek

21
4 alapveto kölcsönhatás

• Gravitációs
• Elektromágeneses
• Eros
• Gyenge

22
(No Transcript)
23
Egységes elmélet keresése
24

• Elektrogyenge kölcsönhatás Weinberg-Salam
  elmélet
• Nagy egységesítés standard elmélet
• Több jóslata igaznak bizonyult
• Higgs-mezo a többi részecske tömegét határozza
  meg

25

• Egy részecske a vákuumban
• A Higgs-mezo kölcsönhatása a mezohöz rendelt
  virtuális részecskékkel adja a részecske tömegét

26

• A Higgs-mezo csomósodása a feltételezett
  Higgs-részecske

27
A feltételezett Higgs-részecske kimutatása a
standard modell további igazolása

• CERN, Genf
• LHC (nagy hadron ütközteto)
• 7 TeV7 TeV
• 14 TeV

28
A Higgs-részecskék lepton vagy kvark-párokká
bomlanak fel, a tömegüktol függoen

LHC
Csak 1 higgs 1,000,000,000,000 esemény között
29
Más lehetséges felfedezések

• Szuperszimmetrikus részecskék?
• Miniatur fekete lyukak?
• Sötét energia?
• Rejtett dimenziók?

30
A gravitációval való egyesítés a
szuperhúrelmélet
31

• Az elmélet 10-11 dimenzió létezését tételezi fel,
  melyekbol 7-8 fel van csavarodva igen kis
  méretre

32
Más anyagformák sötét energia?

• A legújabb kutatások szerint most is gyorsulva
  tágul az Univerzum
• Geometriája közel euklideszi
• Sötét anyag
• Sötét energia

33
(No Transcript)
34
Az anyag szerkezetérol alkotott elképzelések
idonként egyszerusödnek, máskor bonyolódnak

• Ókor 4 elem
• XIX sz. kb. 100 elem
• 1933 4-5 alapveto részecske
• 1950-60 több száz részecske
• Jelenleg 1-2 tucat elemi részecske, de ebbe nem
  fér minden bele
• Kimeríthetetlenség de nem a pascali értelemben

35
Köszönöm a figyelmet